城轨交通供电系统环境影响验收要素分析

城轨交通供电系统环境影响验收要素分析

葛玉磊 1 于春明 2

1. 苏州市轨道交通集团有限公司运营二分公司 江苏省苏州市 215000

2.杭州市地铁集团有限责任公司运营分公司 浙江省杭州市 311300

摘要：在城市发展的过程中，交通问题也成为亟待解决的问题之一，轨道交通已成为城市建设中的主要发展方向。在城市轨道交通中供电系统是保证其正常运行的关键。轨道交通供电系统运行通常会受到电磁辐射、杂散电流腐蚀或供电系统谐波等方面的影响。因此城市轨道交通建成后应做好试运行、调试及验收工作，并有效控制外界因素给轨道交通供电系统带来的影响。

关键词：城轨交通；供电系统；环境影响；验收要素

城市轨道交通供电系统主要包括主变电所、牵引变电所、降压变电所及跟随所等。主变电所主要是采用集中供电方式；通常会将AC110kV高压应用到主变电所中，将电压降低到35kV或10kV；城市供电网10kV/35kV中压为分散式供电主要来源；利用电源开关将其引入到降压变电所与牵引变电所中。牵引变电所将AC35kV/10kV中压降压整流到DC1.5kV/750V，以保证接触网、接触轨道可以正常运行。降压所将AC35kV/10kV中压降为AC380/220V低压电，确保车站供电、照明系统可以正常运行

国内轨道交通供电系统环境影响验收要素从以下五点进行分析

1城市轨道交通供电系统谐波

牵引网供电指的是轨道交通供电系统在牵引变电所将AC35kV/10kV中压降整流为DC1.5kV/750V。轨道交通中的牵引整流机组为非线性负荷机组在启动后会出现电压畸变现象，导致大量谐波的产生，出现电能质量下降的情况。若牵引整流机组以24脉波整流器为主，与传统的12脉搏整流相比电压更加稳定且纹波系数相对较低，但是在使用过程中会有高次谐波产生。城市轨道列车为非线性负荷，在应用变压变频技术后车载逆变器、变频器会有谐波产生，产生的这部分谐波会分散到供电系统中。此外，动力照明供电系统中变频设备及荧光灯等也会产生谐波。谐波的产生会增加较高的负荷损耗，无法保证电能质量，电网中产生谐波，无法保证自动控制设备、干扰机电保护设备的正常运行，因此应控制谐波问题。在进行治理时可以采用牵引整流器机组中的脉搏数、滤波及谐波进行补偿。可以根据相关设计要求，确保直流牵引系统、非线性用电设备所产生的谐波符合我国公用电网谐波规范。在进行验收及系统联调过程中应充分考虑电能质量并做好检测工作。

2综合接地系统

现阶段，城市轨道交通接地方式为综合接地方式。该系统线路中一定范围内所使用的强电接地系统，信号系统及通信系统使用的为弱电系统，并与建筑内金属设施与外金属设施等连接到一起，形成综合接地网并实现等电位连接。

要想保证城市轨道交通系统可以安全运行，可以在综合接地系统中采用供电系统、信号接地系统与接地电阻连接，将接地电阻控制在1Ω以下。工程验收、系统联动过程中应综合考虑多点测试接地电阻性能，将综合地网接地电阻及强弱电设备中的接地端子、总接地母线及综合地网进行连接，形成接续电阻。

3主变电所产生工频电磁场的影响

现阶段，我国城市轨道交通变电所及高电压等级以110kV电压为主，轨道交通中使用GIS等设备后可以将三相分箱设置为三相共享，减小设备体积，变电所可将室外开放式变为室内封闭式，同时高压进线、中压出线会采用地埋方式进行敷设，因此轨道主变电所工程磁场、前室外建设模式会出现降低现象。在完成轨道交通建设后，若主变电所周边有学校、医院或居民区，保证其可以满足国家电磁放射限制要求，并做好测试工作，保证其使用效果。

4整个轨道系统对外界的电磁发射

城市轨道车辆在运行的过程中车辆受电设备会与地面供电设备间产生连续的滑动式摩擦，当遇到与硬电位置相遇时会出现分离现象，给脉冲带来干扰，从频域角度来看只是宽频带频率的下降，整体强度与列车工况、牵引供电方式有着直接的关系。现阶段比较常见的轨道交通牵引方式主要包括以下几种：直流1500V架空接触网使供电。其是通过单弓滑动与接触网监督接触为城轨车辆提供电能；直流1500V、750V第三轨受流。也就是在轨道滑动与轨道接触后为车辆提供电能。城轨车辆在运行的过程中会产生电磁发射到外界环境中，这样就会给道路周边敏感设备带来感染。如会给城轨周边机场导航系统或雷电系统正常工作带来感染。根据相关规定，要求轨道交通系统向外界发送的电磁应在规定范围内，并对轨道交通外界电磁发射进行评价与验收，同时采用动态联调方式确保所测试的项目符合要求。

5杂散电流腐蚀防护

现阶段，直流牵引供电系统为城市轨道交通常用系统，城轨车辆所使用的电源均由牵引供电所提供，牵引供电所利用架空接触网及接触轨道向车辆提供电能，车辆在接收到电流后可以通过走行轨道回流。在进行轨道设计的过程中虽然已经进行绝缘设计，但是由于走行轨中产生的过渡电阻会传导到大地中，主要是由于牵引回流并不是全部要通过走行轨回流到牵引变电所中，这部分可以散流到走行轨道床位置，并通过道床位置分散到电流外表、结构钢筋及金属管线中，牵引变电所周边的电流回流时可以通过金属管线或道床完成，最终回到牵引变电所中，最终形成杂散电流，如图所示。

城轨交通供电系统杂散电流分布

杂散电流也被称为迷流，若城市轨道交通采用直流牵引供电方式、走行轨道回流方式，其会给结构、道床位置及沿线金属管道带来腐蚀情况，所以应做好防腐及防护措施。导致腐蚀的原理主要是原电池机理，在进行防护时可以采用以下措施，在钢轨与道床间绝缘电阻提高时应增加轨道的导电性，可以将杂散电流排网设置到轨道沿线位置，利用轨道沿线所设置的电极进行测试并对电极进行动态化监测，若出现电极超标现象可以采用排流柜将其排出。杂散电对线路有一定的腐蚀作用，因此应强化杂散电流控制工作，避免其所带来的影响；同时我国也发布了相关标准，对杂散电流防控工作进行详细的要求与规范。其中，在进行杂散电流防控工作时可以将轨道对大地所产生的过渡电阻作为评价依据，在相关规定中也明确指出，其可作为走行轨回流及隧道主体结构间的过渡电阻，保证新建线路过渡电阻在每千米15Ω，已投入使用的线路运行在每千米3Ω。其他指标还包括计划电位偏移值、轨道回流阻抗值等，在工程验收阶段做好测试工作。

结语：在城市发展的过程中轨道交通供电系统是非常复杂的且比较庞大，其可以保证轨道车辆正常运行。但供电系统在运行的过程中会因外部影响给整体轨道交通运行带来影响，无法保证使用效果。在进行城市轨道交通供电系统工程检测、验收及系统联调过程中应确保其满足国际及国内相关标准并保证在相关设计要求范围内，可以在与城市轨道交通环境影响方面合理选择检测方式，进而从多元化角度对城市轨道交通供电系统外部环境进行优化，确保城市轨道交通供电系统可以正常运行，使轨道交通车辆可以平稳运行。

参考文献：

［1］张锋.高速铁路联调联试安全风险分析及对策［J］.中国铁路，2017（5）：18-21.

［2］朱济龙，唐春林.城市轨道交通车站机电设备［M］.北京：机械工业出版社，2015.